Ученые из Института медицинских исследований Sanford Burnham Prebys (США) показали, что плодовые мухи, проведшие несколько недель на Международной космической станции (МКС) – примерно половину своей жизни – испытали глубокие структурные и биохимические изменения в своем сердце. Выводы, опубликованные в журнале Cell Reports, позволят разработать стратегию для того, чтобы в будущем сохранить здоровыми сердца астронавтов во время будущих длительных путешествий в космосе. Исследование также выявило новые идеи, которые однажды могут помочь людям на Земле, которым предписан длительный постельный режим или которые страдают сердечными заболеваниями. Новость появилась на сайте SBP.
Плодовые мушки (дрозофилы) – удивительно хорошие модели для изучения человеческого сердца. Насекомые имеют почти 75% общих генов, вызывающих болезни у людей, а их трубчатые сердца отражают нашу раннюю версию сердца, которое выглядит как трубка, когда мы находимся в утробе матери, а затем складывается в четыре камеры.
В ходе исследования ученые отправили на МКС несколько самцов и самок плодовых мух в специальных «вентилируемых ящиках». На орбите насекомые пробыли в течение месяца. Находясь в космосе, эти мухи произвели на свет порядка 400 маленьких мушек, которые в течение трёх недель испытывали на себе влияние микрогравитации. Три недели для мух равны трем десятилетиям для людей.
Плодовых мушек, родившихся в космосе, отправили обратно на Землю, где их сразу начали изучать в лаборатории. Проверить функции сердца нужно было в течение 24 часов после возвращения, чтобы земная гравитация не повлияла на результаты. Исследователи измеряли способность мух взбираться по пробирке; снимали видео биения сердца, чтобы измерить частоту сердечных сокращений; собирали образцы сердечной ткани для будущих генетических и биохимических анализов, включая картирование изменений экспрессии генов, произошедших в сердце.
Эта работа показала, что у мух, рожденных в космосе, сердце было меньшего размера и и меньше сокращалось, что уменьшало его способность перекачивать кровь. Ткань сердца также претерпела обширные изменения. Например, мышечные волокна, обычно расположенные параллельно, были смещены и потеряли контакт с окружающими фиброзными структурами, которые позволяют сердцу генерировать силу, что приводит к нарушению перекачки крови.
«В нормальном сердце мухи мышечные волокна работают так же, как ваши пальцы, когда они сжимают тюбик зубной пасты. В сердцах "космических мух" сокращение было похоже на попытку вытащить зубную пасту путем нажатия, а не сжатия, – объясняет Карен Окор, доцент Программы развития, старения и регенерации в Sanford Burnham Prebys, соавтор исследования. – Для людей это может стать большой проблемой».
К удивлению ученых, волокнистый внеклеточный матрикс (ВКМ), окружающий сердце «космических мух», был значительно уменьшен. После сердечной травмы, например сердечного приступа, эта поддерживающая ткань часто перепроизводится и нарушает работу сердца. По этой причине взаимодействие между ВКМ и сердцем является активной областью исследований кардиологов.
«Мы были очень взволнованы, обнаружив несколько белков, взаимодействующих с ЕСМ, которые нарушили регуляцию у космических мух, – говорит Рольф Бодмер, директор и профессор Программы развития, старения и регенерации в Sanford Burnham Prebys и один из авторов исследования. – Эти белки ранее не были в поле зрения исследователей сердца, поэтому это может ускорить разработку методов лечения, улучшающих работу сердца за счет уменьшения фиброза».
[Фото: Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute]
